【摘要】：電廠空冷技術(shù)在富煤貧水地區(qū)作為一種最有效的節(jié)水型火力發(fā)電技術(shù),近年來在世界電站建設(shè)中獲得了快速發(fā)展。研究表明,空冷電站比常規(guī)濕冷電站節(jié)水60-70%,可實現(xiàn)水資源的高效利用,為了實現(xiàn)西電東送和煤從空中走戰(zhàn)略,必須建設(shè)節(jié)水型空冷電站。因此開展大型燃煤火力發(fā)電空冷機(jī)組相關(guān)技術(shù)的研究,具有十分重要的現(xiàn)實意義。但在實際情況中,環(huán)境自然風(fēng)會對空冷塔內(nèi)外的空氣動力場和底部散熱器散熱特性產(chǎn)生負(fù)面影響,將會造成循環(huán)冷卻水水溫大幅波動,空冷塔的冷卻性能降低。實際運行經(jīng)驗表明:每年在大風(fēng)期間(風(fēng)速大于5 m/s),空冷塔冷卻效率明顯下降,冷卻水出口水溫的升高,造成電廠煤耗率上升,進(jìn)而影響電廠的整體經(jīng)濟(jì)性。本文基于SCAL型間接空氣冷卻塔,以加裝弧形導(dǎo)風(fēng)板和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)風(fēng)板為優(yōu)化手段,搭建了1:100比例空冷塔模型實驗臺,依照實際冷卻塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化,建立原型間接空冷塔數(shù)值模型,并采用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,研究側(cè)風(fēng)下間接空冷塔的流動特性和換熱特性。本文主要工作和成果概括如下:(1)搭建間接空冷塔熱態(tài)模型實驗臺,建立了基于對流換熱的原型空冷塔數(shù)值模型,研究空冷塔冷卻性能受環(huán)境側(cè)風(fēng)的影響規(guī)律。實驗和模擬結(jié)果表明:在無環(huán)境側(cè)風(fēng)影響下,空冷塔進(jìn)風(fēng)均勻,底部散熱器散熱穩(wěn)定;在環(huán)境側(cè)風(fēng)影響下,空冷塔底部進(jìn)風(fēng)狀況改變,進(jìn)風(fēng)量減小,出現(xiàn)穿堂風(fēng)現(xiàn)象,塔外出現(xiàn)嚴(yán)重的柱體繞流現(xiàn)象,空冷塔冷卻性能隨環(huán)境側(cè)風(fēng)風(fēng)速的增大先減小再增大,在5 m/s的側(cè)風(fēng)風(fēng)速下,原型空冷塔的通風(fēng)量減少60.4%,換熱量減少32.3%,冷卻性能所受影響最大。(2)研究循環(huán)冷卻水在不同溫度下(40℃、50℃、60℃、70℃)和不同流量下(5L/min、10L/min和15L/min),空冷塔塔底各區(qū)域進(jìn)塔風(fēng)速和冷卻水溫降隨側(cè)風(fēng)風(fēng)速變化的規(guī)律,比較模型實驗和數(shù)值模型計算結(jié)果,得出如下結(jié)論:(1)相同循環(huán)水溫和循環(huán)水流量條件下,側(cè)風(fēng)風(fēng)速越大,迎風(fēng)側(cè)的進(jìn)塔風(fēng)速越大,空冷塔兩側(cè)和背風(fēng)側(cè)的進(jìn)塔風(fēng)速反而越小;循環(huán)水溫越高,流量越小,迎風(fēng)面進(jìn)塔風(fēng)速隨側(cè)風(fēng)風(fēng)速的增大而快速增長;(2)循環(huán)冷卻水溫降隨側(cè)風(fēng)風(fēng)速的變化趨勢與循環(huán)水溫和循環(huán)水流量無關(guān),但在相同流量和相同側(cè)風(fēng)風(fēng)速下,循環(huán)水水溫越高,冷卻水的溫降越大;在相同循環(huán)水溫和相同側(cè)風(fēng)風(fēng)速下,循環(huán)水流量越大,冷卻水的溫降越小;在0.3m/s~0.5m/s環(huán)境風(fēng)速之間,冷卻水溫降達(dá)到最小;(3)建立不同數(shù)量導(dǎo)風(fēng)板的原型空冷塔數(shù)值模型,在5m/s側(cè)風(fēng)風(fēng)速下,模擬研究導(dǎo)風(fēng)板數(shù)量對間接空冷塔冷卻性能的改善效果。結(jié)果表明:通風(fēng)量和換熱量均隨著導(dǎo)風(fēng)板數(shù)量的增加出現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢。其中,導(dǎo)風(fēng)板數(shù)量為8個時,空冷塔性能達(dá)到最佳,此時空冷塔的通風(fēng)量提高61.7%,換熱量提高15.1%。(4)在空冷塔模型實驗臺底部設(shè)置旋轉(zhuǎn)弧形導(dǎo)風(fēng)板,建立基于單運動參考系模型的原型空冷塔數(shù)值模型。設(shè)置8塊導(dǎo)風(fēng)板,研究在不同旋轉(zhuǎn)速度下,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)風(fēng)板對空冷塔的冷卻性能的改善效果。研究表明:隨著弧形導(dǎo)風(fēng)板轉(zhuǎn)速的增大,原型空冷塔塔底出口附近高溫峰值變低,通風(fēng)量與換熱量隨著旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的增加呈現(xiàn)先減小后增大的變化規(guī)律,模型實驗臺的冷卻水溫降隨著弧形導(dǎo)風(fēng)板轉(zhuǎn)速的增大也呈現(xiàn)先減小后增大的變化規(guī)律。當(dāng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)風(fēng)板轉(zhuǎn)速大于8r/min時,空冷塔換熱量趨于平穩(wěn)。(5)采用熱效能系數(shù)曲線對實驗結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對比,通過相關(guān)性分析,驗證了數(shù)值模擬與實驗數(shù)據(jù)結(jié)果的一致性,表明數(shù)值模擬結(jié)果具有一定的實際意義和參考價值。
【圖文】：

機(jī)乏汽進(jìn)行混合熱交換，換熱后的冷卻水一小部分通系統(tǒng)，大部分冷卻水進(jìn)入空冷塔內(nèi)垂直布置的福哥型換熱，換熱后的冷卻水重新進(jìn)入凝汽器中與乏汽進(jìn)行式間接空冷系統(tǒng)的散熱器多布置在塔內(nèi)支撐環(huán)梁上，建設(shè)成本高；而海勒式間接空冷系統(tǒng)由于帶噴射式凝水處理設(shè)備費用勢必增加，自動控制系統(tǒng)更復(fù)雜[6]。的發(fā)展，傳統(tǒng)的冷卻方式逐漸滿足不了系統(tǒng)的要求�？绽湎到y(tǒng)采用表面式凝汽器與塔外垂直布置的鋁制散系統(tǒng)和海勒式間接空冷系統(tǒng)的特點設(shè)計[7]。該空冷系控制，降低了對冷卻水質(zhì)的要求，同時散熱器垂直布、塔型小、占地省、降低了空冷系統(tǒng)的初投資，克服因此對 SCAL 型空冷塔冷卻性能的研究具有重要的理 式間接空冷塔的示意圖[8]如圖 1-1 所示。界上所采用的空冷機(jī)組當(dāng)中，直接空冷機(jī)組占比最大接空冷機(jī)組，本文以 SCAL 式間接空冷系統(tǒng)為研究對

Re 為塔出口處空氣的雷諾數(shù)；Fr 為密度弗勞德數(shù)，又稱內(nèi)弗勞德數(shù)；口處空氣密度，kg/m3； 0為塔出口空氣動力粘度，Pa s；L 為空冷塔的； = i- 0表示不同高度處空氣與地面的密度差；P0為塔出口處壓強(qiáng)，P Eu 自動滿足相似條件，一般模型實驗只考慮雷諾數(shù)和密度弗勞德數(shù)。2-2）、（2-3）可得，當(dāng) Re 相似時，空冷塔塔頂來流風(fēng)速（v0）與特征長成反比；Fr 相似時，空冷塔塔頂來流風(fēng)速（v0）與 成正比，因而 Re同時滿足相似條件。根據(jù)趙振國《冷卻塔》[65]，熱態(tài)模型實驗的相似足密度弗勞德數(shù)相等為主，冷態(tài)模型實驗的相似準(zhǔn)則以滿足雷諾數(shù)相等此本文在熱態(tài)模型實驗研究基礎(chǔ)上滿足密度弗勞德數(shù)和歐拉數(shù)相等。模型實驗系統(tǒng)(Model Experimental System)冷卻塔主體圖 2-1 所示是模型塔主體結(jié)構(gòu)，，雙曲線外形，模型塔各個尺寸等比例縮小，根據(jù)文獻(xiàn)[65]，塔內(nèi)壁沿程阻力很小，可以不考慮。模型塔筒應(yīng)該光滑的材料，本實驗臺模型冷卻塔采用鐵皮卷制上下兩部分拼接而成
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM621

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2567493